Дорожная конструкция на слабых грунтах

 

Изобретение относится к строительству дорожных покрытий, оснований и земляного полотна и может быть использовано при строительстве автомобильных дорог, взлетно-посадочных полос, площадок под технологическое оборудование и др. Дорожная конструкция на слабых грунтах содержит подстилающий слой основания, чередующиеся слабопрочные слои большей толщины и более прочные слои меньшей толщины, покрытие и боковые грани. Покрытие, боковые грани, подстилающий слой и тонкие слои основания выполнены из равнопрочного материала. Покрытие и подстилающий слой имеют одинаковую толщину, а ширина подстилающего слоя превышает ширину покрытия. Чередующиеся слои основания находятся в соотношении между собой по толщине в пределах 1:10 - 1:15 и соответственно с их прочностью в пределах 10:1 - 15:1. 1 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности дорожных покрытий, оснований и земляного полотна и может быть использовано при строительстве автомобильных дорог, взлетно-посадочных полос, площадок под технологическое оборудование, в особенности при строительстве на слабых грунтах.

Известна дорожная конструкция, содержащая многослойное основание, покрытие и боковые грани [1].

Однако конструкция такого дорожного покрытия обладает невысокой несущей способностью и не обеспечивает возможности применения ее на слабых основаниях.

Наиболее близким техническим решением является дорожная конструкция, включающая многослойное основание, содержащее подстилающий слой, покрытие боковые грани и чередующиеся между собой различные по толщине слои, расположенные между покрытием и подстилающим слоем [2].

Однако такая дорожная конструкция значительно материалоемка и влечет за собой значительные трудовые затраты за счет использования привозного дорожно-строительного материала.

Предлагаемая дорожная конструкция на слабых грунтах является наиболее промышленно применимой, так как она лишена недостатков, указанных в выше перечисленных аналогах.

Промышленная применимость предложенной дорожной конструкции обеспечивается тем, что она содержит наиболее оптимальную совокупность существенных признаков, характеризующуюся тем, что дорожная конструкция включает многослойное основание, содержащее подстилающий слой, покрытие, боковые грани и чередующиеся между собой различные по толщине промежуточные слои, находящиеся в соотношении между собой по толщине в пределах 1:10 - 1:15 и соответственно с их прочностью в пределах 10:1 - 15:1, при этом покрытие, подстилающий слой, тонкие слои и боковые грани основания выполнены из равнопрочного материала, причем покрытие и подстилающий слой имеют одинаковую толщину, а ширина последнего превышает ширину покрытия.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид дорожной конструкции.

Дорожная конструкция на слабых грунтах содержит подстилающий слой основания 1, чередующиеся слабопрочные слои 2 большей толщины и более прочные слои 3 меньшей толщины, покрытие 4 и боковые грани 5.

Покрытие 4, боковые грани 5, подстилающий слой 1 и тонкие слои 3 основания выполнены из равнопрочного материала. Покрытие 4 и подстилающий слой 1 имеют одинаковую толщину, а ширина подстилающего слоя 1 превышает ширину покрытия 4.

Дорожная конструкция работает следующим образом.

При воздействии транспортных нагрузок на покрытие 4 образуется чаша прогибов, которая через многослойное основание, усиленное тонкими его слоями и подстилающий слой на границе соприкосновения с естественным слабым основанием по подошве насыпи увеличивается по площади в несколько раз по сравнению ее с величиной на покрытии 4. В связи с этим резко сокращается удельное давление на слабый грунт, а благодаря наличию в многослойном основании более толстых малопрочных слоев происходит значительное снижение динамического воздействия транспортных нагрузок (резко снижается амплитуда и частота колебаний). В результате этого не разрушается структура естественного и без того слабого грунта, а в общем, с учетом увеличенной площади передачи нагрузки на естественное основание 6, обеспечивается пропуск тяжелых транспортных нагрузок на слабых грунтах без их разрушения и с работой в упругой стадии без остаточных деформаций.

При испытании опытных участков дороги с соотношением толщин слоев дорожной одежды 1:20 и прочностных их свойствами в соотношении 10:1 - 15:1 было обнаружено появление остаточных деформаций, т.е. работа дорожной одежды от воздействия тяжелых транспортных нагрузок происходит не в упругой стадии, а с появлением остаточных деформаций (просадок), неровностей и трещин на покрытии, что снижает работоспособность, срок службы и надежность дорожной конструкции, повышает затраты на ремонт и восстановление для достижения необходимой несущей способности, т.е. технически и экономически нецелесообразно соотношение толщин слоев дорожной одежды, более 1:15.

При соотношении толщин дорожной одежды 1:5 - 1:8, а прочностных свойств в соотношении 10:1 - 12:1, дорожная конструкция работает при воздействии тяжелых транспортных нагрузок в упругой стадии без остаточных деформаций, но при этом требуется большой расход высококачественного материала с повышенной несущей способностью, кроме того, при таком незначительном соотношении толщин уменьшается гибкость дорожной конструкции в целом, в результате чего увеличивается количество и развитие трещин на покрытии, что уменьшает его несущую способность и срок службы.

Наличие же большего числа более прочных слоев дорожной одежды или одинакового числа их слоев, но с большей толщиной, требует повышенных экономических затрат. В результате чего из-за возникающего снижения несущей способности дорожной конструкции и повышенной ее стоимости, соотношение толщин разнопрочностных слоев дорожной одежды менее 1:10 - 1:15 нецелесообразно. Дорожная конструкция работает в упругой стадии без остаточных деформаций, обеспечивает пропуск тяжелых транспортных нагрузок в зимнее время, в том числе в начальный его период. При этом толщина ледяных прослоек основания составляет величину 8-10 мм, а снежных промежуточных уплотненных слоев 14-18 см (до 24 см), а покрытие (снежно-ледяное) и подстилающий слой основания (также снежно-ледяной) составляют примерно равную толщину, предпочтительно 25-30 см. Указанная дорожная конструкция является снегонезаносимой в метель, буран, пургу, снег сдувается ветром с проезжей части, в связи с чем резко сокращаются затраты на восстановление проезжаемости покрытия в период его эксплуатации. Кроме того в предложенной дорожной конструкции обеспечивается гашение (уменьшение) динамического воздействия транспортной нагрузки в "мягких" снежных достаточной толщины слоях дорожной одежды, а благодаря наличию более прочных тонких ледяных прослоек, играющих армирующую функцию, резко уменьшаются деформации дорожной конструкции (она работает без образования остаточных деформаций), что повышает несущую способность (прочность и устойчивость) дорожной конструкции в целом, а, следовательно, обеспечивает пропуск тяжелых транспортных нагрузок и зимний период на слабых грунтах, увеличив его начальный и конечный периоды, а, следовательно, срок службы (эксплуатации) дороги и ее грузооборот. Толщину покрытия и подстилающего слоя основания следует устраивать примерно одинаковыми потому, что при значительной общей толщине дорожной конструкции (при устройстве насыпи в лощинах, низинах, поймах, оврагах, болотах) оба эти слоя дорожной одежды (верхний - покрытия, и нижний - подстилающего слоя основания) воспринимают примерно равные половины усилия от воздействия транспортных нагрузок: - верхний слой (покрытие) в большей степени испытывает сжимающие напряжения, а нижний слой основания - растягивающие. Учитывая это обстоятельство и еще то, что в период устройства вынужденно "толстой" предложенной дорожной конструкции в начальный период ее создания устраивают значительной толщины (15-25 см) подстилающий слой основания, являющийся в этот начальный период одновременно покрытием, предотвращающим разрушение естественного мохорастительного покрова от разрушения (с точки зрения охраны природной среды) - эти толщины слоев покрытия и подстилающего слоя основания назначают примерно одинаковыми (при равных прочностных свойствах). Относительно большую ширину подстилающего слоя основания, чем покрытия необходимо устраивать вследствие того, что при значительной толщине дорожной конструкции происходит рассеивание, распределение напряжений на большую ширину, происходит увеличение чаши прогибов по подошве - подстилающего слою - по сравнению с чашей прогибов на покрытии.

Формула изобретения

Дорожная конструкция на слабых грунтах, включающая многослойное основание, содержащее подстилающий слой, покрытие, боковые грани и чередующиеся между собой различные по толщине промежуточные слои, отличающаяся тем, что чередующиеся слои основания находятся в соотношении между собой по толщине 1 : 10 - 1 : 15 и соответственно с их прочностью 10 : 1 - 15 : 1, при этом покрытие, подстилающий слой, тонкие слои и боковые грани основания выполнены из равнопрочного материала, причем покрытие и подстилающий слой имеют одинаковую толщину, а ширина последнего превышает ширину покрытия.

РИСУНКИ

Рисунок 1